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La tête dans les étoiles - Épisode 81 : Ping pong planétaire

13/09/2022

Comment faire en sorte qu’une sonde spatiale rende visite à une autre planète ?

Sur le papier, c’est très simple. La mettre à bord d’une fusée, envoyer cette dernière à une vitesse d’au minimum 40 000 km/h (soit 11,2 kilomètres par seconde) pour qu’elle échappe à l’attraction terrestre, puis lui conférer une impulsion supplémentaire afin qu’elle s’approche ou s’éloigne du Soleil – au choix – et atteigne la planète visée.

On pourrait penser qu’à ce jeu-là, les planètes les plus distantes sont les plus difficiles à atteindre, mais curieusement c’est l’inverse : Mercure est assurément la pire de toutes. Plus proche du Soleil que la Terre, elle tourne autour de notre étoile à une vitesse bien plus élevée (47 kilomètres par seconde contre 30 pour notre planète). Résultat des courses, un engin qui voudrait se satelliser autour de Mercure devra non seulement ajuster sa trajectoire pour croiser l’orbite de la planète, mais la modifier à nouveau afin de se mettre en orbite autour d’elle, une manœuvre dont le coût en carburant est des plus prohibitifs tant la différence de vitesse entre sonde et planète sera importante lors du rendez-vous. Pour côtoyer durablement Mercure, la seule issue est celle des approches successives… et de la patience : la sonde va être orientée pour croiser Mercure à plusieurs reprises avec des intervalles qui se comptent en mois ou en années, à une vitesse chaque fois moindre. Pour ce faire, sa trajectoire sera très finement ajustée. Et il faudra répéter l’opération autant de fois que nécessaire pour que l’approche finale se fasse à une vitesse suffisamment réduite et réussir la mise en orbite. Mais s’approcher de Mercure pour la première fois n’est pas chose aisée tant la vitesse à impulser à la sonde au départ est, déjà, rédhibitoire. Il faut donc procéder par étapes : la sonde sera envoyée sur une trajectoire lui permettant de croiser la Terre plusieurs mois après son lancement, à moins que ce ne soit Vénus… ou les deux, à la suite l’une de l’autre.

 

C’est la feuille de route bien remplie de la sonde européenne BepiColombo. Lancée en octobre 2018, elle a à nouveau survolé la Terre en avril 2020, puis Vénus, par deux fois, en octobre 2020 et août 2021, avant de commencer une série de six survols de Mercure, le dernier en date (et deuxième de la série) ayant eu lieu en juin 2022. Suivront ceux de juin 2023, septembre 2024, décembre 2024 et janvier 2025 pour permettre une mise en orbite en décembre 2025, plus de sept ans après son lancement.

 

Ce concept d’« assistance gravitationnelle », selon la terminologie aérospatiale, est aussi celui qui a permis à la sonde Voyager 2 d’atteindre Neptune après les survols successifs de Jupiter, Saturne et Uranus. Il a été développé à la fin des années 1960 par le mathématicien et astronome italien Giuseppe Colombo (1920-1984), dit « Bepi ». D’où le nom chantant de la sonde européenne, baptisée en son honneur.

Selfies de la sonde BepiColombo devant la Terre, Vénus et Mercure

 

Crédit : ESA/BepiColombo/MTM